Транзисторный инвертор
Использование: преобразование постоянного напряжения в переменное в системах вторичного электропитания и автоматики. Сущность изобретения: преобразователь выполнен по двухтактной схеме на двух МДП-транзисторах 2 и 3 с индуцированным каналом, имеющих кроме выводов стока, истока и затвора вывод от подложки. Выходной трансформатор 1 включен по схеме с отводом от средней точки первичной обмотки и имеет дополнительную обмотку, подключенную крайними выводами к выводам подложки МДП-транзисторов через резисторы 4 и 5. При отпирании МДП-транзисторов 2 и 3 внешним сигналом управления наводимое в дополнительной обмотке выходного трансформатора 1 напряжение через подложку отпирает дополнительную биполярную структуру, входящую в МДП-транзисторы 2 и 3, снижая падение напряжения на них в открытом состоянии . 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (si)s Н 02 M 7/538
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
Оп ИСАН И Е И ЗОБ РЕТЕ Н ИЯ,"
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4937132/07 (22) 20.05.91 (46) 23.11.92. Бюл. М 43 (71) Московский институт радиотехники, электроники и автоматики (72) Д.В.Игумнов, В,А.Масловский и В.Н,Соловьев (56) Авторское свидетельство СССР
%1251254, кл. Н 02 М 3/337, 1986, Высокочастотные транзисторные преобразователи (Ромаш Э.М, и др. Радио и связь, 1988, с. 36, рис: 2.13, r), (54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР (57) Использование: преобразование постоянного напряжения в переменное в системах вторичного электропитания и автоматики. Сущность изобретения: преоб,, БЦ,, 1 777223 A1 разователь выполнен по двухтактной схеме на двух МДП-транзисторах 2 и 3 с индуцированным каналом, имеющих кроме выводов стока, истока и затвора вывод от подложки. Выходной трансформатор 1 включен по схеме с отводом от средней точки первичной обмотки и имеет дополнительную обмотку, подключенную крайними выводами к выводам подложки МДП-транзисторов через резисторы 4 и 5. При отпирании МДП-транзисторов 2 и 3 внешним сигналом управления наводимое в дополнительной обмотке выходного трансформатора 1 напряжение через подложку отпирает дополнительную биполярную структуру. входящую в МДП-транзисторы 2 и 3, снижая падение напряжения на них в открытом состоянии, 1 ил.
1777223
15
30
55
Изобретение относится к преобразовательным устройствам и предназначено для использования в качестве источника вторичного электропитания (с емкостным накопителем для импульсной нагрузки), Широко известны преобразователи напряжения, являющиеся зарядными устройствами с различными токоформирующими элементами, Входным напряжением в них является постоянное напряжение, преобразуемое инвертором в переменное, Затем это переменное напряжение выпрямляется и заряжает емкостной накопитель. Между инвертором и выпрямителем могут быть включены согласующие элементы или между ними используется непосредственная связь, Емкостной .накопитель может быть непосредственно подключен к выходу выпрямителя или через согласующий элемент, Основным недостатком аналогов следует считать относительно небольшой КПД.
В качестве прототипа выбран преобразователь постоянного напряжения, содержащий трансформатор, выводы вторичной обмотки которого подключены к соответствующим выходным клеммам, и два
МДП-транзистора с индуцированным и-каналом, к затворам которых подключены соответствующие клеммы управления, а их истоки и подложки подключены к минусовой клемме входного напряжения, .плюсовая клемма которого подключена к выводу от средней точки первичной обмотки трансформатора, первый крайний вывод которой подключен к стоку первого МДП-транзистора, а второй крайний вывод- к стоку второго
МДП-транзистора, Относительно большие (статические) потери энергии на МДП-транзисторах приводят к снижению КПД преобразователя, что и является основным недостатком прототипа.
Целью изобретения является повышение КПД преобразователя.
Указанная цель достигается в транзисторном инверторе, содержащем два МДПтранзистора с индуцировэнным каналом, каждый из которых стоком подключен к соответствующему крайнему выводу первичной обмотки выходного трансформатора, отвод от средней точки которой соединен с первым входным выводом инвертора, затвором — к соответствующему управляющему выводу инвертора, а истоком — к второму входному выводу инвертора за счет введения дополнительной обмотки выходного трансформатора, подключенной каждым крайним выводом через введенный резистор к выводу подложки соответствующего МДП-транзистора, а отводом от средней точки — к второму входному выводу инвертора.
За счет образования сигнала управления не только нэ затворах МДП-транзисторов, но и на их подложках, реализуется параллельное включение самого МДП-транзистора с и-каналом и биполярного и — р — и транзистора, коллектором которого является сток, эмиттером — исток, а базой— подложка, входящего в структуру МДПтранзистора, Малое остаточное напряжение биполярного транзистора уменьшает статические потери инвертора, за счет чего и повышается КПД.
На чертеже представлена принципиальная схема транзисторного инвертора, Инвертор содержит трансформатор 1, два МДП-транзистора с индуцированным иканалом 2 и 3, два резистора 4 и 5, Трансформатор 1 имеет три обмотки: первичную, вторичную и дополнительную. Выводы вторичной обмотки подключены к соответствующим выходным клеммам. Первый крайний вывод первичной обмотки трансформатора
1 подключен к стоку МДП-транзистора 2, а второй крайний вывод — к стоку МДП-транзистора 3. Вывод от средней точки первичной обмотки трансформатора 1 подключен к плюсовой клемме входного напряжения, минусовая клемма которого подключена к средней точке дополнительной обмотки трансформатора 1 и истокам МДП-транзисторов 2 и 3. Подложка МДП-транзистора 2 подключена к первому выводу резистора 4, второй вывод которого подключен ко второму крайнему выводу дополнительной обмотки трансформатора 1, первый крайний вывод которой подключен к первому выводу резистора 5, второй вывод которого подключен к подложке МДП-транзистора 3
На выводы (клеммы) управления необходимо подавать управляющие сигналы (как в прототипе). Вид, длительность и полярность управляющих сигналов можно изменять в зависимости от конкретных технических требований. Резисторы 4 и 5 являются токоограничивающими элементами.
Транзистор работает следующим образом.
При поступлении положительного управляющего напряжения Uynp1 на затвор
МДП-транзистора 2 он открывается и через первую (левую) секцию первичной обмотки трансформатора 1 протекает ток, В этом режиме на затворе МДП-транзистора 3 присутствует отрицательное(нулевое) напряжение управления Uynpz и он закрыт. При изменении полярности напряжений Оупр) и
Uy 1777223 Составитель В. Масловский Техред М.Моргентал Корректор М. Петрова Редактор Заказ 4127 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж-35, Раушская наб„4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент". r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 первичной обмотки трансформатора 1. В результате формируется переменное напряжение на вторичной обмотке трансформатора 1, которое с помощью выпрямителя (на чертеже не показан) может быть преобразовано в постоянное выходное напряжение. Основное отличие заявляемого устройства заключается в одновременном переключении не только МДП-структуры в силовом МДП-транзисторе (2 и 3), но и биполярной n — р — n-структуры, входящей в состав МДП-транзистора. Каждый из МДПтранзисторов содержит и — р — п-структуру, коллектором которой является сток, эмиттером — исток, а базой — подложка. Сигналы управления для n — р — n-транзисторов поступают на их базы (подложки) с дополнительной обмотки трансформатора 1, Так, при поступлении положительного Uynp1 и отрицательного (нулевого) Uynp2 МДП-транзистор 2 открывается, а МДПтранзистор 3 закрывается. При этом со второго крайнего вывода дополнительной обмотки трансформатора 1 через резистор 4 на подложку МДП-транзистора 2 поступает положительный сигнал, открывающий биполярную структуру этого МДП-транзистора. С первого крайнего вывода дополнительной обмотки трансформатора 1 (через резистор 5) на подложку МДП-транзистора 3 поступает отрицательное напряжение, запирающее n — р — п-структуру и форсирующее запирание МДП-структуры МДПтранзистора 3. При изменении полярности Оупр1 и Uynp2 состояния МДП-транзисторов 2 и 3 изменяются на противоположные не только эа счет управления по затворам МДП-транзисторов, но и за счет поступления соответствующих сигналов с дополнительной обмотки трансформатора 1 на их подложки, Основным недостатком мощного МДПтранзистора является более высокое оста5 точное напряжение в открытом состоянии (по сравнению с биполярным транзистором), что приводит к повышенным потерям в статическом режиме для МДП-преобразователей. В заявляемом устройстве в стати10 ческом отрытом состоянии именно биполярная n — р — n-структура будет шунтировать МДП-структуру, в результате чего и снижаются потери энергии. Надежное запирание как биполярной, так и МДП-структуры 15 в МДП-транзисторе, находящемся в закрытом состоянии, также снижает потери энергии (имеет место более глубокая отсечка), Таким образом, за счет снижения потерь энергии в статических режимах повышает20 ся КПД устройства. Формула изобретения Транзисторный инвертор, содержащий два МДП-транзистора с индуцированным 25 каналом, каждый из которых стоком подключен к соответствующему крайнему выводу первичной обмотки выходного трансформатора, отвод от средней точки которой соединен с первым входным выводом 30 инвертора, затвором — к соответствующему управляющему выводу инвертора, а истоком — к второму входному выводу инвертора, отл ич а ю щи йс я тем, что, с целью повышения КПД, введена дополнительная 35 обмотка выходного трансформатора, подключенная каждым крайним выводом через введенный резистор к выводу подложки соответствующего МДП-транзистора, а отводом от средней точки — к второму входному 40 выводу инвертора.
